KR101610652B1 - 마이크로 버블 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 마이크로 버블 제조장치는, 폐수 내에 수용되어 마이크로 버블을 제조하는 것으로서, 외부에서 공급된 에어(Air)의 분사를 위한 에어유동로와, 그 출구단에서 외부에서 공급된 버블 발생용 기체가 상기 에어유동로의 에어와 합류하도록 상기 에어유동로부터 분기된 기체유동로가 각각 형성되고, 버블을 생성하여 분사시키는 인젝터; 상기 인젝터에서 분사된 버블의 진행 경로 상에 배치되어 충돌하는 것으로, 그 충돌에 의해 상기 버블의 진행방향을 변환시키는 제1충돌부; 상기 제1충돌부로부터 상기 인젝터의 방향으로 스커트(Skirt) 형상으로 연장되도록, 상기 제1충돌부로부터 진행되는 버블을 통과시켜 상기 버블을 분할하는 버블분할부; 및 상기 버블분할부로부터 이격되되, 상기 버블분할부에 대향하도록 설치되어, 상기 버블분할부를 통과한 버블이 재충돌하는 제2충돌부를 포함한다.

Description

마이크로 버블 제조장치{Apparatus for manufacturing micro-bubble}

본 발명은 마이크로 버블 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐수 내에 마이크로 버블을 생성 및 분사하여, 상기 폐수를 정수처리 하기 위한 마이크로 버블 제조장치에 관한 것이다.

최근 들어, 산업이 고도화 및 대형화됨에 따라, 산업계 폐수와 관련한 많은 오염물질의 배출량이 증가하면서 폐수처리에 대한 중요성이 부각되고 있다.

일반적으로 폐수처리는 공장이나 사업소 등에서 배출되는 폐수 속의 유해물질이나 오염물질을 제거하기 위한 것으로, 종래에는 고체액체분리 방법, 물리화학적 처리방법 및 생물화학적 처리 방법과 같은 폐수처리 방법이 실시되고 있다.

그러나 종래와 같은 폐수처리방법으로는 폐수에 함유된 난분해성 물질 또는 일부 슬러지(Sludge)가 완벽하게 제거되지 않고 있으며, 이에 대한 대안으로, 폐수 내에 오존(Ozone)과 같은 산화제를 투입하여 위와 같은 난분해성 물질 또는 슬러지를 정화 처리하는 산화처리방법이 제안되고 있다.

이때 사용되는 산화제로서 오존은 3개의 산소원자가 4가지 형상의 공명구조로 결합된 형태로 존재하며, 자기분해를 통하여 OH 라디칼(Radical)이 생성하면서 강력한 산화력을 갖는다.

이러한 오존은 폐수를 색도와 악취를 제거하는 것에 탁월할 뿐만 아니라, 고분자 화합물을 저분자화 할 수 있어, 종래의 폐수처리 방법으로는 제거 할 수 없었던 난분해성 물질 또는 일부 슬러지를 정화 처리하는 것에 효과적이다.

하지만 오존 주입 산화처리방법은, 오존이 수중에 용해되는 효율이 낮을 뿐만 아니라, 오존과 오염물질간의 접촉이 잘 이루어지지 않아, 정화효과가 떨어진다는 문제점을 갖고 있다.

이로 인해, 최근에는 오존을 초미세기포의 형태로 분사하여 수중 용해도를 높이고, 오염물질과의 접촉면적을 최대화하는 용존용해법이 제안되고 있다.

이와 관련된 기술로서, 대한민국 등록특허 제10-0938895호가 개시되어 있다. 여기에서는 기체가 혼합된 물의 유속을 제어하면서 기체에 충격을 가하고 다시 콘 모양으로 확대되는 관로를 통과하면서 물에 혼합되는 기체를 마이크로크기의 기포로 생성하는 고밀도형 마이크로버블 발생장치를 개시하고 있다.

그러나 종래와 같은 고밀도형 마이크로버블 발생장치는 생성된 마이크로버블을 일직선으로 진행토록 분사하여, 상기 마이크로버블에 내포된 오존이 수중 내에서 체류하는 시간이 길지 않다는 문제점이 있다. 이에 따라, 상기 오존과 오염물질 간의 접촉시간도 짧기 때문에, 충분한 정화효과를 얻는 것에 한계가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 폐수 내로 오존을 내포하는 마이크로 버블을 분사함에 있어서, 상기 마이크로 버블과 폐수 내의 오염물질 간의 접촉률을 높임으로써, 보다 향상된 정화성능을 갖는 마이크로 버블 제조장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 마이크로 버블 제조장치는, 폐수 내에 수용되어 마이크로 버블을 제조하는 것으로서, 외부에서 공급된 에어(Air)의 분사를 위한 에어유동로와, 그 출구단에서 외부에서 공급된 버블 발생용 기체가 상기 에어유동로의 에어와 합류하도록 상기 에어유동로부터 분기된 기체유동로가 각각 형성되고, 버블을 생성하여 분사시키는 인젝터; 상기 인젝터에서 분사된 버블의 진행 경로 상에 배치되어 충돌하는 것으로, 그 충돌에 의해 상기 버블의 진행방향을 변환시키는 제1충돌부; 상기 제1충돌부로부터 상기 인젝터의 방향으로 스커트(Skirt) 형상으로 연장되도록, 상기 제1충돌부로부터 진행되는 버블을 통과시켜 상기 버블을 분할하는 버블분할부; 및 상기 버블분할부로부터 이격되되, 상기 버블분할부에 대향하도록 설치되어, 상기 버블분할부를 통과한 버블이 재충돌하는 제2충돌부를 포함한다.

여기서 상기 버블 발생용 기체는 오존(Ozone)인 것을 바람직하다.

상기 버블분할부는, 상기 제1충돌부로부터 연장되며 복수의 관통공이 형성되어, 상기 제1충돌부로부터 진행되는 버블을 상기 관통공으로 통과시켜 분할하는 메쉬와, 일단이 상기 메쉬와 연결되고 타단이 상기 인젝터에 안착되어, 상기 메쉬를 상기 인젝터에 이격되도록 고정시키는 복수의 지지프레임을 포함할 수 있다.

또한 상기 제2충돌부는 파라볼라(Parabola) 형상인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 마이크로 버블 제조장치는, 인젝터로부터 분사되는 버블이 버블분할부를 통과하도록 함으로써, 한층 미세하고 밀도 높은 마이크로 버블을 생성할 수 있다

또한 상기 버블을 제1충돌부 및 제2충돌부에 충돌시켜 그 진행방향을 복수 회 변환시킴으로써, 상기 버블의 폐수 내 체류시간을 연장 할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 버블이 폐수 전체에 골고루 분포되도록 확산시킬 수 있다.

따라서, 상기 마이크로 버블과 상기 폐수 내 포함된 오염물질 간의 접촉 효율을 높일 수 있어, 보다 효과적인 폐수 정화 작업을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 버블 제조장치의 사시도,
도 2는 도 1에서 나타낸 마이크로 버블 제조장치의 단면도,
도 3은 도 1에서 나타낸 마이크로 버블 제조장치에서 분사되는 버블의 진행경로가 표시된 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 버블 제조장치(10)의 사시도이며, 도 2는 도 1에서 나타낸 마이크로 버블 제조장치(10)의 단면도이고, 도 3은 도 1에서 나타낸 마이크로 버블 제조장치(10)에서 분사되는 버블의 진행경로가 표시된 도면이다.

도 1 내지 도 3를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 버블 제조장치(10 : 이하, '버블 제조장치'라 함.)는 산업설비 또는 가정에서 배출되는 폐수 내에 수용되어 마이크로 버블을 생성함으로써, 상기 폐수를 정화처리 하기 위한 것으로, 이를 위해 인젝터(100), 제1충돌부(200), 버블분할부(300) 및 제2충돌부(400)를 구비한다.

상기 인젝터(100)는 에어(Air) 및 기체를 상기 폐수 내로 주입함으로써 ,상기에어 및 기체가 내포된 버블을 생성한다. 여기서 상기 에어로는 질소, 산소 및 탄소가스 등으로 구성된 대기기체가 예시될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 또한 상기 기체는 산화력이 높은 오존(Ozone)인 것이 바람직하나, 이 외에도 산화력을 갖는 다른 기체가 예시될 수 있다.

상기 인젝터(100)는 에어유동로(101), 기체유동로(102) 및 하우징(110)을 구비할 수 있다.

먼저 상기 에어유동로(101)는 외부에서 공급된 에어(Air)를 공급받아 분사한다. 여기서 상기 에어유동로(101)는 외부에 설치된 에어펌프(미도시)와 연결되어, 상기 에어펌프(미도시)로부터 상기 에어를 공급받아 토출시키는 것이 바람직하다. 또한 상기 에어유동로(101)는 상기 에어가 인입되는 입구단에서 상기 에어가 토출되는 출구단으로 갈수록 직경이 감소되는 것이, 상기 에어의 유속을 높이는 것에 유리하다.

또한 상기 기체유동로(102)는 상기 에어유동로(10)의 출구단에서 외부에서 공급된 버블 발생용 기체가 상기 에어와 합류하도록 상기 에어유동로(101)부터 분기되어 설치된다. 이때 상기 에어유동로(101)와 기체유동로(102)는, 도 1과 같이, 각각의 출구단이 맞닿도록 설치되는 것이 바람직하다.

또한 하우징(110)은 내부에 수용공간을 마련하며, 상기 에어유동로(101) 및 기체유동로(102)가 내삽 설치되는 것이 바람직하다.

이처럼 설치되는 인젝터(100)는, 상기 에어유동로(101) 및 기체유동로(102)의 상호 맞닿은 각각의 출구단으로부터 상기 에어 및 기체가 분출되어 버블을 생성한다. 이때 생성된 버블은 후술(後術)할 제1충돌부(200)를 향하여 진행한다.

상기 제1충돌부(200)는 상기 인젝터(100)에서 분사된 버블의 진행 경로 상에 배치되어 충돌한다. 도 3을 참조하면, 상기 제1충돌부(200)와 충돌한 버블은 후술(後術)할 버블분할부(300)를 향하여 진행방향을 변환한다. 또한 상기 버블은 상기 제1충돌부(200)과 충돌하면서, 충격에 의하여 분할될 수 있다. 여기서 상기 제1충돌부(200)는 평판형 또는 돔(Dome)형일 수 있으며, 그 형상을 한정하는 것은 아니다.

상기 버블분할부(300)는 도 3과 같이, 상기 제1충돌부(200)로부터 진행되는 버블을 통과시켜 상기 버블을 미세한 크기로 분할한다. 이때 생성되는 버블은 직경이 10~ 100

인 초미세 크기의 마이크로 버블(Mico-bubble)인 것이 바람직하다.

이러한 상기 버블분할부(300)는, 상기 제1충돌부(200)로부터 상기 인젝터(100)의 방향으로 스커트(Skirt) 형상으로 연장된다. 여기서 상기 버블분할부(300)는 메쉬(310)와 복수의 지지프레임(320)을 구비할 수 있다.

이때 상기 메쉬(310)는 상기 제1충돌부(200)로부터 연장되며 복수의 관통공(311)이 형성되는 것이 바람직하다. 이때 상기 제1충돌부(200)로부터 진행되는 버블은 상기 관통공(311)으로 통과하면서 분할되는 것이 바람직하다.

또한 상기 복수의 지지프레임(320)은 일단이 상기 메쉬(310)와 연결되고 타단이 상기 인젝터(100)와 안착되어, 상기 메쉬(310)를 상기 인젝터(100)에 이격되도록 고정시키는 것이 바람직하다. 이때 상기 지지프레임(320)은, 도 1에서 도시한 바와 같이, 상기 메쉬(310)의 하부가 개방되도록 설치되는 것이 바람직하다.

상기 제2충돌부(400)는, 상기와 같이 분할된 버블의 진행경로 상에 배치되어 충돌하는 것으로, 그 충돌에 의해 상기 버블의 진행방향을 재변환시킨다. 또한 상기 제2충돌부(400)와 충돌한 버블은 충격에 의하여 더욱 미세하게 분해될 수 있다. 이때 상기 제2충돌부(400)는 버블분할부(300)로부터 이격되되, 상기 버블분할부(300)에 대향하도록 설치된다. 여기서 상기 제2충돌부(400)는 파라볼라(Parabola) 형상인 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다. 이러한 상기 제2충돌부(400)는 상기 버블분할부(300)를 통과한 버블들과 모두 충돌할 수 있어야 하며, 이 때문에 상기 제2충돌부(400)의 반경은 상기 메쉬(310)의 반경보다 넓은 것이 바람직하다.

이러한 본 발명에 따른 버블 제조장치(10)는, 인젝터(100)로부터 분사되는 버블이 버블분할부(300)를 통과하도록 함으로써, 한층 미세하고 밀도 높은 마이크로 버블을 생성할 수 있다.

또한 상기 버블을 제1충돌부(200) 및 제2충돌부(400)에 충돌시켜 그 진행방향을 복수 회 변환시킴으로써, 상기 버블의 폐수 내 체류시간을 연장 할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 버블이 폐수 전체에 골고루 분포되도록 확산시킬 수 있다.

따라서, 상기 버블과 상기 폐수 내 포함된 오염물질 간의 접촉 효율을 높일 수 있어, 보다 효과적인 폐수 정화 작업을 수행할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10 : 마이크로 버블 제조장치 100 : 인젝터
101 : 에어유동로 102 : 기체유동로
110 : 하우징 200 : 제1충돌부
300 : 버블분할부 310 : 메쉬
311 : 관통공 320 : 지지프레임
400 : 제2충돌부

Claims (4)

1. 폐수 내에 수용되어 마이크로 버블을 제조하는 것으로서,
   외부에서 공급된 에어(Air)의 분사를 위한 에어유동로와, 그 출구단에서 외부에서 공급된 버블 발생용 기체인 오존(Ozone)이 상기 에어유동로의 에어와 합류하도록 상기 에어유동로부터 분기된 기체유동로가 각각 형성되고, 버블을 생성하여 분사시키는 인젝터;
   상기 인젝터에서 분사된 버블의 진행 경로 상에 배치되어 충돌하는 것으로, 그 충돌에 의해 상기 버블의 진행방향을 변환시키는 제1충돌부;
   상기 제1충돌부로부터 진행되는 버블을 통과시켜 상기 버블을 분할하는 것으로, 상기 제1충돌부로부터 상기 인젝터의 분사구를 감싸도록 스커트(Skirt) 형상으로 연장되는 메쉬와, 상기 메쉬를 상기 인젝터에 이격되도록 고정시키는 복수의 지지프레임을 포함하는 버블분할부; 및
   상기 버블분할부로부터 이격되되, 상기 버블분할부에 대향하도록 설치되어, 상기 버블분할부를 통과한 버블이 재충돌하는 파라볼라(Parabola) 형상의 제2충돌부를 포함하는 마이크로 버블 제조장치.
   
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